【C语言：深入理解指针一】

1.指针存在的意义

说到C语言，你是不是最害怕里面的指针呀。看完下面的内容，你或许对指针就没那么胆怯了。
首先，我们要明白C语言中为什么要有指针。

• 指针是C语言的灵魂，这句话并不夸张。指针是C语言中最基础、最重要的概念之一，它使得C语言成为一门强大的、高效的、灵活的编程语言。
• 指针的存在使得C语言可以进行复杂的内存操作，能够更好地控制程序的行为，同时也能够实现高效的数据结构和算法。
• 指针是一个变量，它存储了一个内存地址，而这个内存地址指向的是另一个变量或对象的位置。通过指针，我们可以直接访问或修改这个位置的变量或对象，这为我们提供了很大的灵活性和控制力

在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语言中给地址起了新的名字叫：指针。
所以我们可以理解为：内存单元的编号=地址 = 指针

2.指针变量和地址

1. 在C语言中，创建变量就是向内存申请空间，如下图：

上述代码就是创建了一个整型变量a，向内存中申请了4个字节的空间，每个字节都有自己的地址。
&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。，我们知道了它的地址，就可以顺藤摸瓜访问到4个字节的数据。

2. 如何拿到变量的地址？

我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，比如：0133FE28，这个数值有时候也是需要存储起来，⽅便后期再使⽤的，那我们把这样的地址值存放在哪⾥呢？答案是：指针变量中。
指针变量的写法：就是在变量前加上一颗 *

指针变量也是⼀种变量，这种变量就是用来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。指针变量也有自己的地址 ，这里pa的地址就是0x00cffdfc。

3. 如何通过地址获取变量？

我们只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针）指向的对象，这⾥必须学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)。

4. 指针变量的大小

• 指针变量的大小取决于地址的大小，与指针变量的类型无关。
• 32位平台下，地址是32个bit位，即4个字节。
• 64位平台下，地址是64个bit位，即8个字节。

3.指针变量类型的意义

3.1指针解引用

通过调试我们可以看到，第一个会将a的4个字节全部改为0，第二个只是将a的第⼀个字节改为0。
结论：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）

3.2指针+ - 整数

通过上图我们可以发现 int 类型的指针+1跳过了4个字节，char类型的指针+1跳过1个字节。
结论：指针的类型决定了指针向前或者向后走⼀步有多⼤（距离）。

3.3void*

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void* 类型的，可以理解为⽆具体类型的指针（或者叫泛型指针），这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性， void* 类型的指针不能直接进行指针的+ -整数和解引⽤的操作。

• void* pi 可以接受任意类型的地址

• 不能对void 类型的指针进行解引用和加减整数的操作

4.关键字const

4.1const修饰变量

如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作⽤。

• const修饰变量，变量的值就不能修改了

4.2 const修饰指针

• const 在 * 号的左边

• const 在 * 号的右边

• const在 * 的两边

总结：：左定值，右定向

5.指针运算

5.1指针+ -整数

5.2指针-指针

• 指针-指针的绝对值是两个指针之间的元素个数（两个指针必须指向同一块空间）

5.3指针比较大小

• 指针比较大小，就是地址比较大小

6. 野指针

概念： 野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）
野指针是如何造成的呢？

1. 指针未初始化

局部变量不初始化，默认是随机值。

2. 指针越界访问

3. 指针指向的空间被释放

可以打印出来10是因为test函数的栈帧空间还没有被破坏，再次打印的时候，就变成随机值了。

指针虽好，但是不规范使用指针可能会造成意想不到的后果，因此在使用时，应该避免出现野指针。

如何规避野指针呢？

1. 指针初始化
2. 不要越界访问
3. 指针变量不使用时及时置为NULL
4. 指针使用前检查是否为NULL

7.assert断言

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ，⽤于在运行时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断言”。
assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值⾮零）， assert() 不会产⽣任何作⽤，程序继续运行。如果该表达式为假（返回值为零）， assert() 就会报错，在标准错误流 stderr 中写⼊⼀条错误信息，显示没有通过的表达式，以及包含这个表达式的⽂件名和⾏号，如下：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int main()
{
    
    
	int* p = NULL;
	assert(p != NULL);
	printf("66666\n");
	return 0;
}

使⽤ assert() 有几个好处：它不仅能自动标识⽂件和出问题的行号，还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题，不需要再做断言，就在 #include <assert.h> 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG 。

⼀般我们可以在 Debug 中使⽤，在 Release 版本中选择禁⽤ assert 就行，在 VS 这样的集成开发环境中，在 Release 版本中，直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题，在 Release 版本不影响⽤⼾使⽤时程序的效率。

8. 数组名的理解

• 数组名就是数组首元素的地址，但是有2个例外！

• 例外1

sizeof(数组名)，sizeof中单独放数组名，数组名表示整个数组的大小，单位是字节。

• 例外2

&数组名，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组首元素的地址是有区别的）

这里我们发现&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，arr和arr+1 相差4个字节，是因为&arr[0] 和 arr 都是⾸元素的地址，+1就是跳过⼀个元素。
但是&arr 和 &arr+1相差40个字节，这就是因为&arr是数组的地址，+1 操作是跳过整个数组的。
到这里大家应该搞清楚数组名的意义了吧。

9.一维数组传参的本质

首先从⼀个问题开始，我们之前都是在函数外部计算数组的元素个数，那我们可以把函数传给⼀个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？

我们发现结果不是我们想要的，在func函数内部，sizeof(arr) 的大小不是40了，而是4，这是为什么呢?

• 通过对数组名的学习后我们知道，数组名是数组⾸元素的地址；
• 那么在数组传参的时候，传递的是数组名，也就是说本质上数组传参本质上传递的是数组⾸元素的地址。
• sizeof一个地址，那它的大小肯定是4/8个字节，所以结果才会是1.
• 因此我们可以明白：一维数组传参，传递的是数组首元素的地址。当我们接收的参数是数组名的时候，可以写成指针的形式。

void test(int* arr)//参数写成指针形式
{
    
    
 	printf("%d\n", sizeof(arr));//计算⼀个指针变量的⼤⼩
}

• 数组元素的访问在编译器处理的时候，也是转换成⾸元素的地址+偏移量求出元素的地址，然后解引⽤来访问的。